[發明專利]一種柔性陣列式濕度壓力傳感器及其制備工藝

有效

• 申請號: 202210366550.X
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114858339B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 李輝;唐舞陽;張云帆;申勝男
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01L9/12
• 分類號: G01L9/12;G01N27/22;A61B5/024;B41M5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

本發明公開了一種柔性陣列式濕度壓力傳感器及其制備工藝，柔性陣列式濕度壓力傳感器從下到上依次包括柔性基底、下層電路、絕緣層、吸水層、上層電路和柔性保護層，本發明通過噴墨打印工藝，首先在柔性基底上制作下層電路，下層電路包括至少一個濕度和多個壓力單元的下層電路，之后覆蓋絕緣層，之后在濕度傳感單元上覆蓋吸水層，然后在吸水層和壓力傳感單元分別噴墨打印電路，制備上層電路，其中，濕度傳感區域的電容頂極板上設有便于吸濕和蒸發的大量微孔；最后覆蓋柔性保護層，并預留濕敏窗口。本發明同時集成了濕度和壓力測量單元，并且相互不干擾，本發明結構簡單、使用方便、使用范圍廣。

技術領域

本發明屬于傳感器領域，涉及一種復合傳感器，具體涉及一種柔性陣列式濕度壓力傳感器及其制備工藝。

背景技術

傳感器的實際檢測工況較為復雜，需要探測評估的物理參數也不僅只有一種。為了更貼近實際情況，確保探測的真實性和可靠性，充分考慮壓力、濕度、溫度，甚至速度、加速度等多物理參數的影響，需要獲取足夠多有用的環境參數信息，使用多物理參數檢測的傳感器單元。

復合型傳感器就是這樣一類集成了兩個及以上傳感器單元、可同時檢測兩個及以上不同性質物理量的電子器件。隨著柔性電子技術逐步滲透入傳感器的生產制造領域，傳感器已經不像傳統器件那樣體積大、便攜性差、需接導線接電源，許多新涌現的微型傳感器已具備優異的延展便攜性能，能實時探測各種復雜類型的工況，性能相較于先前有極大提升。但是，由于各類傳感器的制造材料、生產工藝、傳感原理各不相同，因此將多個傳感器單元集成到一個復合型傳感器上的同時仍具備柔性、高性能等各項優點相對較困難。有些復合型傳感器即使實現了基本功能也具備了較好的檢測性能，其生產成本仍然較大，對于大規模批量制造來說也難以實現。

本發明旨在改善此種困境，提出了一種柔性、陣列式的集濕度、壓力檢測功能于一體的復合型傳感器，不僅能同時檢測濕度和多點壓力，還能直觀地進行數據解析輸出，其微型可變的尺寸可適配各類特殊工況。

例如在醫療領域中，監測人的脈搏和汗液分泌狀況具備重要的臨床意義。當大量血液由心室擠壓入主動脈時，動脈壓力會變大，管徑擴張。在體表較淺處(如人體的手腕處)能感受到這種細微擴張，這便是脈搏。正常人的脈搏與心跳一致，不會出現間隔時間長短不一、強弱交替的現象，但心臟病患者的脈搏與正常人的脈搏不同，因此在臨床脈診中，探測不同點位的脈搏波動狀況是診斷心臟功能是否健康的必經項目。在中醫中辨識不同類型的脈象也可協助診斷疾病發生部位、氣息是否調和均勻。汗液分泌狀況也十分重要，眾所周知，汗水是我們身體的“空調”，正常人一天會不知不覺蒸發約600-700毫升水。人體通過蒸發汗液能帶走體內熱量，保持體溫在正常范圍內波動，同時也能幫助人體排出一定量的體內垃圾，有利于人體的新陳代謝與免疫系統的健康。對于新陳代謝等其他生理功能紊亂的患者，監測其汗液分泌狀況是一種有效的診斷方式。將這種復合型傳感器應用于患者的手腕橈動脈處，可以在探測患者多點位脈搏壓力的同時探測患者手腕處的皮膚濕度(進而反應汗腺分泌狀況)，為癥狀評估提供輔助意見。

發明內容

針對目前復合型傳感器生產制造成本高、柔性延展性差等缺點，本發明提出了一種柔性陣列式濕度壓力傳感器及其制備工藝，柔性陣列式濕度壓力傳感器是一種能同時進行濕度和多點位壓力檢測的復合型傳感器，此種復合型傳感器能在感應環境濕度的同時實時探測多點外加壓力的波動狀況，且具備柔性、無源無線、可陣列式生產等優點，大大提高了工藝效益。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案包括：

一種基于噴墨打印技術的柔性陣列式濕度壓力傳感器，其特征在于，從下到上依次包含：

柔性基底，采用可彎曲的生物相容性材料，柔性基底上分為濕度傳感區域和壓力傳感區域，所述濕度傳感區域至少設有一個濕度傳感單元，所述壓力傳感區域設有多個壓力傳感單元；

下層電路，使用噴墨打印技術打印在柔性基底上，每個傳感單元均包括一個電容底極板和與該電容底極板相連的電感線圈；